超聲導(dǎo)波信號與管道缺陷相互作用的實驗研究.pdf

1、管道在化工、石油、能源、航空等工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用，但是在服役過程中，由于管道老化、腐蝕和外力損傷等造成的管道泄漏，除了影響正常生產(chǎn)外，還會造成資源浪費，甚至?xí)ι鷳B(tài)環(huán)境造成破壞。因此，為了保證管道的安全工作，對管道進行缺陷檢測十分必要。傳統(tǒng)的管道檢測方法采用單點檢測，必需剝離包覆層，其存在檢測速度慢、檢測費用高、檢測距離短等不足。而超聲導(dǎo)波檢測技術(shù)作為一種新興的無損檢測方法，可以對管道進行長距離檢測，具有快速、可靠、經(jīng)濟且無須剝離管道

2、包覆層的優(yōu)點。其檢測原理是，在管道一端激勵沿管道傳播的超聲導(dǎo)波，通過接收環(huán)接收回波信號，分析回波信號，確定管道缺陷的位置、大小、類型等信息。但是，由于缺陷的多樣性和不確定性，往往使結(jié)果分析異常復(fù)雜。所以，研究超聲導(dǎo)波信號與管道缺陷之間的相互作用關(guān)系可以簡化上述問題分析的復(fù)雜性。
　　 本文對超聲導(dǎo)波應(yīng)用于管道缺陷檢測中的問題作了理論分析和實驗研究，主要工作與結(jié)論有以下幾點:
　　 (1)介紹了超聲導(dǎo)波的概念及管道超聲導(dǎo)波

3、檢測原理，分析了管道中導(dǎo)波的傳播特性，包括導(dǎo)波在遇到缺陷后的反射、透射及衰減特性。
　　 (2)通過空心圓管中導(dǎo)波的頻散方程，對特定管道中各模態(tài)導(dǎo)波的群速度頻散曲線進行了計算;分析了管道中傳播的縱向、扭轉(zhuǎn)、彎曲三種模態(tài)導(dǎo)波，對管道缺陷檢測中常用的L(0，2)和T(0，1)兩種模態(tài)導(dǎo)波的激勵、接收方法及其最佳激勵頻率進行了說明。
　　 (3)在理論分析的基礎(chǔ)上，以軸對稱縱向模態(tài)L(0，2)和扭轉(zhuǎn)模態(tài)T(0，1)導(dǎo)波對管道進

4、行了缺陷檢測實驗，采用單一變量原則，在管道固定位置預(yù)制人工缺陷，通過改變?nèi)毕莸慕孛娣e大小、軸向?qū)挾燃盎夭ㄐ盘柕闹芟蚪邮瘴恢玫纫蛩兀跁r域上研究這些變量對缺陷反射回波、端面回波、轉(zhuǎn)換模態(tài)等各回波反射系數(shù)的影響。對實驗結(jié)果進行分析，表明:L(0，2)模態(tài)和T(0，1)模態(tài)導(dǎo)波對人工預(yù)制缺陷能夠產(chǎn)生回波信號，可以較準確地對缺陷進行定位;導(dǎo)波對缺陷截面積比的變化較為敏感，而對缺陷軸向?qū)挾鹊淖兓幻舾?通過采用不同方式接收回波信號，能夠較準確地確

5、定缺陷的最大深度位置，實現(xiàn)管道缺陷最大深度位置的周向定位;在激勵頻率相同的條件下，導(dǎo)波可以實現(xiàn)對相同截面積比的不同類型缺陷的初步定性;在缺陷類型、缺陷截面積比相同的條件下，扭轉(zhuǎn)模態(tài)T(0，1)導(dǎo)波頻散較小且能量更集中，缺陷回波現(xiàn)象明顯，便于缺陷檢測。L(0，2)模態(tài)和T(0，1)模態(tài)導(dǎo)波遇到缺陷后，均發(fā)生模態(tài)轉(zhuǎn)換現(xiàn)象，產(chǎn)生的導(dǎo)波模態(tài)均是非軸對稱彎曲模態(tài)，L(0，2）模態(tài)導(dǎo)波產(chǎn)生v(2，3)模態(tài)，T(0，1)模態(tài)導(dǎo)波產(chǎn)生F(1，2)模態(tài)。